王　　冰，趙貴平，茍錫勛，高維明（新疆畜牧科學院，新疆　烏魯木齊　800；新疆拜城種羊場，新疆　拜城　8400；新疆畜牧科學院畜牧業(yè)質量標準研究所，新疆　烏魯木齊　800）

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綿羊抗腸道寄生蟲病育種研究進展

王冰1，趙貴平2，茍錫勛2，高維明3
（1新疆畜牧科學院，新疆烏魯木齊830011；
2新疆拜城種羊場，新疆拜城842300；
3新疆畜牧科學院畜牧業(yè)質量標準研究所，新疆烏魯木齊830011）

摘 要：腸道內寄生蟲病是影響?zhàn)B羊業(yè)發(fā)展的最重要疾病之一?；诨瘜W驅蟲藥的防治方法對綿羊內寄生蟲的控制起到了有效的作用，但寄生蟲抗藥性不斷增加以及畜產品中藥物殘留問題對新的替代方法研究提出了要求。大量研究證明綿羊品種間和品種內存在寄生蟲抗性差異，這種已有遺傳變異為通過育種方法提高綿羊抗性提供了可能性，而目前一些綿羊抗性群體的成功培育則為這一方法的實施提供了證據?，F(xiàn)在寄生蟲抗性的選擇主要基于糞便中蟲卵數（FEC），而抗性遺傳標記的發(fā)現(xiàn)將會提供更為有效的選擇方法。目前已有許多研究致力于尋找與寄生蟲抗性關聯(lián)的分子遺傳標記。包括基因定位和基因表達的功能基因組學研究也正在進行，且已有幾個研究發(fā)現(xiàn)了一些抗性表達差異基因。通過數量遺傳學、功能基因組學以及大規(guī)模數據收集、流行病學預報等多領域的綜合研究，將為綿羊抗寄生蟲病育種提供更大的契機。

關鍵詞：綿羊；內寄生蟲；QTL；基因表達；育種

10.16863/j.cnki.1003-6377.2016.03.002

1　前言

腸道寄生蟲病是影響?zhàn)B羊業(yè)發(fā)展的重要疾病之一，其一方面通過降低食欲和營養(yǎng)攝入量而導致綿羊體重、生產性能下降，另一方面病羊糞便又會污染草場并引發(fā)寄生蟲的進一步擴散。基于化學驅蟲藥的防治方法在過去40年里對腸道寄生蟲的控制起到了有效的作用，但寄生蟲對驅蟲藥的抵抗力也在不斷增加。為了改善這種不利局面，過去10余年已在化學控制替代方法篩選方面進行了大量研究。主要包括草場管理、貧血癥個體的有效鑒別和治療、口服縮合丹寧制劑、接種疫苗及生物控制等。這些方法因存在易引起中毒、增加勞動強度與成本及產品尚不成熟等缺陷，阻礙了在生產中的應用。理論上來說，控制寄生蟲病最理想和最適用的方法是培育抗寄生蟲病的品種，其有以下三方面的優(yōu)勢：一是抗性品種本身能抑制寄生蟲在其腸道內的寄生，在提高生產性能的同時也降低了寄生蟲病的防治成本；二是避免了化學抗蟲劑等引起的藥物殘留等問題；三是抗性品種糞便中蟲卵含量少，減少了草場污染并進而降低了草場管理成本。

2　現(xiàn)有群體存在寄生蟲病抵抗力的遺傳差異

動物對寄生蟲抵抗力的不同受許多因素影響，而這種不同是否存在遺傳差異是能否進行抗病育種的基礎。大量對羊腸道寄生蟲病抗性遺傳基礎的研究表明，在綿羊品種間和品種內均存在寄生蟲抗性的遺傳變異。研究發(fā)現(xiàn)起源于濕度大、氣溫高、寄生蟲病高發(fā)地區(qū)的綿羊品種多具寄生蟲抗性，如Barbados Blackbelly羊、St.Croix羊、Red Maasai羊及Florida羊等[1,2]。這些品種在高寄生蟲感染和不使用驅蟲藥的環(huán)境條件下，經過長期自然選擇，具抗性個體存活、繁衍形成了對寄生蟲的較強抵抗力。因此一般來說，越是在在持續(xù)強的疾病感染環(huán)境下形成的羊的品種，相對于引進品種對疾病的抵抗力和耐受力越強[3]。此外，Sayers等（2005）[4]對綿羊品種內抗病遺傳差異的研究作了綜述，主要包括在Blackface mountain、Soay、Suffolk、Texel及Merino等綿羊品種內均存在不同寄生蟲抗性個體。寄生蟲抗性在綿羊品種間和品種內存在變異的大量證據說明，抗病育種是補充驅蟲藥抵抗感染的一個可行的選擇。

3　寄生蟲抗性性狀的選擇

利用家畜群體內遺傳變異進行抗病育種的一個前提是需要確定能進行種畜遺傳評定的選擇性狀。與許多經濟性狀不同，抗寄生蟲病性狀表現(xiàn)不僅受動物的年齡、營養(yǎng)水平、健康狀況的影響，也受感染程度、以前是否被感染等因素的影響，還受寄生蟲的種類、攝食行為以及寄生蟲所處的發(fā)育階段影響。因此，綿羊對于所有類型的寄生蟲沒有一個標準應答反應，進而使得疾病性狀測量非常困難。從以往的研究來看，基于對羊腸道寄生蟲分類、生活周期及攝食行為的了解，對羊抗寄生蟲性狀的選擇主要包括三個方面[5]：寄生蟲學性狀（FEC、成熟幼蟲數量）、免疫學性狀（抗體、嗜酸性細胞、肥大細胞、白血球等）及病理學性狀（血漿胃蛋白酶原濃度、紅細胞壓積、營養(yǎng)狀況評分）。

3.1寄生蟲學指示性狀FEC

一般認為，若個體相對于同類其他個體能抑制寄生蟲在體內的居留以及隨后的發(fā)育增殖，則確定其有抗性。研究表明，羊糞便中的蟲卵數（faecal egg count，F(xiàn)EC)與寄生蟲載荷量有高度相關(r=0.61-0.91)，因此可被作為估計羊寄生蟲抗性的主要性狀[4]。截止目前，在FEC遺傳特性分析等方面開展了大量研究。通過不同品種的研究表明，F(xiàn)EC的估計遺傳力為0.22～0.43，平均約為0.3，屬于中等遺傳力[4]。同時，由不同寄生蟲屬或種引發(fā)的FEC值間的遺傳相關接近0.5或更高[6]，即當羊對一種寄生蟲產生抵抗力時，同時也增加了對其他寄生蟲種或屬的抵抗力。鑒于FEC抗寄生蟲性狀具有的中等遺傳力，在綿羊中利用其作為選育性狀通過育種措施提高內寄生蟲病抗性是可能的。而在美利奴羊、Romneys羊、Perendale羊等品種內的抗性分化選育研究為提高綿羊寄生蟲抗性的育種提供了實踐證明[3-5]：Romneys羊選育后易感品系和抗性品系間FEC 有9.2倍的差異，Perendale羊易感和抗性品系間FEC的差異為4.9倍，美利奴羊群體中對Haemonchus contortus和Trichostrongylus兩種寄生蟲有高免疫反應的群體FEC降低了69%。

然而，F(xiàn)EC方法假設前提是蟲卵數量和蠕蟲數量近似地反映了寄生蟲對寄主的感染程度。但寄主營養(yǎng)和應激狀況變異、糞便中蟲卵數的非均一性分布、FEC數量的非正態(tài)分布以及測量技術均可影響寄生蟲和羊只間的相互作用，其結果造成FEC重復力變化[4]；其次，抗寄生蟲感染的機理還不清楚，F(xiàn)EC抗性性狀也可能與一些經濟性狀如羊毛、生長率、胴體品質等有拮抗作用，導致不利相關反應；最后，這種方法需花費許多人力和時間。這些不利因素限制了羊寄生蟲抗病育種工作的實施。

3.2免疫學和病理學指示性狀

動物對寄生蟲免疫應答是一個動態(tài)過程，隨品種、年齡、感染的寄生蟲種類及感染后的不同時間點均有變化。一般來說，寄生蟲感染后引起具抗性綿羊的局部和全身抗體、小球白細胞/粘膜肥大細胞及組織和血液循環(huán)中嗜酸細胞產量增加[7]。嗜酸性細胞可能在感染后24 h內在皺胃的隱窩包圍幼蟲，人工感染H. contortus后的（3～5）d組織嗜酸性細胞的數量達到最高，與幼蟲占據其生活位置的時間相一致[8]，因此嗜酸細胞的數量被認為可以反映寄生蟲病抗性的特征性狀。免疫抗體反應研究表明，具抗性的個體不僅能產生更多IgA，而且也能產生抵抗特異性寄生蟲分子的IgA，且蠕蟲載荷量與局部IgA存在強的關聯(lián)，所以IgA作為抗性性狀可能比FEC更有用[9]。IgG對蛇形毛圓線蟲的免疫反應為中等遺傳力，已有利用IgGl極端高抗體水平進行育種的研究嘗試，其結果說明基于這種標記進行選擇具有可能性[10]。另外，血清胃泌素水平與感染后的IgA和胃蛋白酶原水平有近似的表現(xiàn)模式，所以其可能被作為感染的指示標記[4]。Davies等(2005)[11]報道胃蛋白酶原濃度和嗜酸性粒細胞數量等一些免疫應答或發(fā)病機制的指示性狀均表現(xiàn)為中到高遺傳力，且與FEC及蠕蟲數量和產卵量呈遺傳相關。另外，用紅細胞積壓度量的寄生蟲病抗性也為中等遺傳力（0.20）。

利用生理學和免疫學方法鑒別個體抗性狀況有較好的適用性，并在許多情況下可進行自動操作。但其主要不足之處是動物個體需要被重復感染和重復測量，且其結果僅能在群體內進行比較。另一方面，由于寄生蟲抗性生理過程的復雜性，所選用的單個或少量指示性狀可能不能完全代表參與寄生蟲抗性的全部途徑。因此，這些方法能否替代FEC還需要進一步研究。

4　與羊寄生蟲抗性相關的分子標記/候選基因鑒別

利用分子標記或候選基因作為寄生蟲抗性選擇標準可對動物個體進直接利用基因型進行選擇。

4.1與羊寄生蟲抗性相關的QTL研究

綿羊抗寄生蟲病QTL分析研究在新西蘭、澳大利亞、肯尼亞、美國及歐洲都有開展，且多數研究主要通過分析FEC與寄主的遺傳差異以檢測與抗性關聯(lián)的QTL。截止目前在綿羊數量性狀位點數據庫中（Sheep Quantitative Trait Locus(QTL)Database，Sheep QTLdb)包含了107個與寄生蟲抗性相關的QTL，這些QTL涵蓋了21個與FEC相關的不同種類寄生蟲抗性性狀，覆蓋了除5號、19號染色體外的其他全部染色體[12]。另外，對其他抗性指示性狀的研究也發(fā)現(xiàn)相關QTL。圓線蟲屬寄生蟲感染引發(fā)IgA產生免疫應答的QTL被定位于3號染色體和20號染色體[13]；H.contortus感染后紅細胞積壓的QTL位于1號染色體與FEC的QTL相同座位[5]。

多個位于不同染色體區(qū)域寄生蟲抗性QTL的發(fā)現(xiàn)可能歸因于不同研究所用的綿羊品種、針對的寄生蟲種類、抗性性狀選擇、寄生蟲感染方法和時間等的不同。然而，考慮到綿羊產生寄生蟲抵抗力生理過程的復雜性，不同區(qū)域QTL可能也代表了其抗性產生的不同途徑，表明寄主抵抗力不可能被單個座位控制。

在這些檢測到的QTL區(qū)域，已發(fā)現(xiàn)一些與免疫生理功能相關的基因（組），如IFN-g、MHC、IgE等，其他利用候選基因的方法也進一步表明它們作為綿羊寄生蟲抗性候選基因的可能性。羊MHC（主要組織相容性復合物，major histocompatibility complex)是多態(tài)、多基因復合體。MHC類型I和MHC類型II基因編碼了將肽類結合到免疫系統(tǒng)T細胞以激活T細胞的結構糖蛋白，因此MHC在啟動免疫應答方面有重要功能。在不同綿羊品種的MHC類型I和類型II中均檢測到與寄生蟲抗性間的關聯(lián)的基因 （MHC I G13br，MHC DRB1 GS1等）[4,14-16]。然而，DRB1基因具高度多態(tài)的特性，目前已檢測到80個等位基因，基因型幾乎不可能測定，研究難度大；IFN-g有改變動物對多種感染病的抵抗力和免疫應答性的潛力，因為它是影響動物免疫狀態(tài)的強的免疫效應物細胞因子，且在野羊和家養(yǎng)品種Soay、Romney、Merino和Texel羊中均發(fā)現(xiàn)其與寄生蟲抗性的關聯(lián)；IgE免疫球蛋白是抵抗寄生蟲感染的重要的抗體，在急性過敏性反應中有主要作用。IgE基因H鏈恒定區(qū)的5'非翻譯區(qū)的多態(tài)性已證明與美利奴羊的FEC變異關聯(lián)[17]。

4.2不同寄生蟲抗性基因差異表達

分析基因表達差異是篩選羊寄生蟲抗性候選基因的另一個途徑，目前該項技術已用于檢測與羊寄生蟲免疫應答相關的基因研究。Cristina Diez-Tascón等（2004）[18]研究了Perendale羊寄生蟲抗性品系和易感品系腸組織基因表達差異，檢測到超過100個差異表達基因。進一步的研究表明具抗性個體差異表達基因代表了兩個路徑：獲得性免疫應答的形成和小腸平滑肌結構的發(fā)育。其中，與獲得性免疫形成的特定路徑相關的MHC和穩(wěn)態(tài)趨化因子受體（homeostatic chemokine receptor CXCR4）在抗性個體腸組織中被上調。MHCII基因的表達差異可能證實了QTL分析結果。而CXCR4參與了許多生物學過程，也是目前的一個研究熱點。最近的研究建議CXCR4運輸抗原進入內吞通道傳遞給MHC II分子，從而有助于MHCII實施其功能。同時，具抗性個體小腸組織中兩個差異表達基因與腸平滑肌的結構和功能有關。TAGLN是一個細胞骨架蛋白，其在內臟和血管平滑肌細胞中大量表達。肌動蛋白γ2（ACTG2）是一個特異的腸肌動蛋白亞型。TAGLN直接結合到肌動蛋白絲，它的功能可能是維持平滑肌細胞中肌動蛋白絲的空間關系。這兩個基因的同時上調可能是具抗性羔羊增加了腸的運動性以加快排出寄生蟲。Rowe等（2008）[19]利用具有依維菌素抗性（CAVR）和依維菌素敏感性（McMaster）的H.contortus的兩個品系對美利奴雜種羊進行不同組合處理，采用牛Affymetrix基因芯片分析皺胃粘膜組織不同感染時間基因表達差異，結果表明：前期上調基因主要參與了感染識別和粘膜愈合等非特異反應(包括intelectin 2、trefoil factor 3、鈣激活氯離子通道等)，與先天免疫有關。而后期上調基因主要是免疫球蛋白基因 （包括IgC、IgG2a、IGHE、IGHM等），與體液應答相關。MacKinnon等（2008）[7]利用對H.contortus抵抗力強的Caribbean羊和一般易感產毛羊為對象，通過采用牛cDNA微陣列技術研究了用H.contortus感染后不同品種皺胃粘膜組織和皺胃淋巴結組織的基因表達的差異，結果表明：在不同組織和感染狀態(tài)下有超過60個轉錄本在品種間表現(xiàn)出差異，其中感染后3 d的Caribbean羊的免疫細胞滲透、皺胃組織修復、Th17應答及抗凝作用基因較產毛羊有較高表達。在感染后27 d組織樣本中，腸運動能力、炎癥細胞因子類及細胞增殖和分化的基因在Caribbean羊較高表達。并認為當感染H.contortus后Caribbean羊有較強的炎癥應答，這可能促進了該品種的寄生蟲抗性。

盡管已進行了一些研究，但已發(fā)現(xiàn)的差異表達基因數量較大，涉及的生理學途徑相對較為復雜，且寄生蟲抗性的免疫應答機制還沒有完全闡明。這些研究結果及以后的相關研究還需借助于病理學、生理學、生物信息學及基因功能分析的原理和方法，進行進一步分析和驗證。

5　結　語

由于寄生蟲抗藥性的增加、人們對食物安全和動物性傳染病關注程度的提高以及許多社會、經濟因素的壓力，綿羊育種者不得不考慮借助于遺傳學方法解決許多疾病的防止。目前，利用FEC值已成功育成抗性品種，依據包括QTL的育種計劃增加寄生蟲抵抗力也有報道。實施包含抗性QTL育種計劃和證實候選基因和抗性間的關聯(lián)反映了化學驅蟲向育種驅蟲的一大轉變。是否隨著寄主的遺傳改變寄生蟲本身也會發(fā)生應對性變化尚無報道。Bishop和Stear(2003)[20]提出一個論點，寄生蟲為適應寄主的遺傳改變而發(fā)生進化的可能性應該小于象化學驅蟲等其他一些控制方法，因此對寄生蟲抵抗力進行選育應該是一個有效和可持續(xù)的補充控制方法。提高寄生蟲病抵抗力不是唯一的育種目標，綿羊有許多生產性狀、品質性狀及其他疾病抗性性狀需要選育提高。如果寄生蟲病抗性育種對其他性狀有不利影響，則其結果是弊大于利。如果能將抗性育種與已有的育種方案相結合，將可能產生最好的方案。

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中圖分類號：S858.26

文獻標識碼：A

文章編號：1003-6377（2016）03-0007-05

基金項目：新疆維吾爾自治區(qū)國際合作科技計劃項目“中哈綿羊優(yōu)質生產科學中心建設示范”（20156015）

作者簡介：王冰（1973-），男，畜牧師，主要研究方向為綿羊育種、畜牧經濟。E-mail：1512054174@qq.com

收稿日期：2016-02-15修回日期：2016-02-24

Recent Development of Study on Breeding of Sheep with Resistance to Intestinal Parasitic Disease

WANG Bing1,ZHAO Gui-ping2,GOU Xi-xun2,GAO Wei-ming3
(1.Xinjiang Animal Science Academy,Urumqi 830011,China; 2.Xinjiang Baicheng Stud Farm,Baicheng Xinjiang 842300,China; 3.Institute of Animal Science In Quality Standard of Xinjiang Academy of Animal Science, Urumqi 830011,China）

Abstract:Intestinal parasitic disease is one of the most harmful diseases that affect the development of of sheep industries.Anthelmintics play an effective role in control of parasites parasitized in sheep,but the increasing resistance to drugs and residues within animal products requests a new alternation.It is proved by a number of studies that there is difference of resistance to parasite among breeds of sheep or individuals of the same breed.It is possible for the available heritable variation to improve the resistance of sheep by breeding,and some current successful experience provides evidences to implement such method.The choice of resistance is mainly based on Faece Egg Counting（FEC），while the genetic marker with resistance will provide more effective method.Presently,many people study and devote themselves to look for molecular genetic markers related to resistance of parasite,including studies on functional genomics of gene assignment and expression that are in progress,and some genes with resistance expression difference have been found. The comprehensive studies in various fields,such as quantitative genetics,functional genomics,massive data collection,forecasting of epidemiology,will bring more opportunities to breeding of sheep with resistance to parasitic disease.

Key words:sheep;internal parasite;QTL;gene expression;breeding